-
Verfahren zur Herstellung von Körpern, die der Hauptsache nach aus
graphitähnlichem Kohlenstoff bestehen. Vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung
von Körpern, die der Hauptsache nach aus einem graphitähnlichen Kohlenstoff bestehen,
die aber außerdem noch Metall oder Metallverbindungen beigemengt enthalten können.
Die Herstellung geschieht in der Weise, daß die Kohle mit einem Metall oder einer
Metallverbindung gemengt und hierauf so lange und auf so hohe Temperaturen erhitzt
wird, daß eine Masse entsteht, die bis zu gewissem Grade dehnbar und biegsam ist.
-
Es ist eine - bisher unbekannte Tatsache, daß es möglich ist, durch
genügend langes und genügend hohes Erhitzen eine Mischung von Metallen und Kohle
in eine Masse - zu verwandeln, die sich fast in jeder Beziehung wie ein Metall verhält.
Die Massen, wie sie nach vorliegender Erfindung erreicht werden, haben einen elektrischen
Leitungswiderstand, der der Größenordnung nach ganz dem der Metalle entspricht und
deren Temperaturkoeffizient positiv ist. Der Körper ist metallisch glänzend; außerdem,
wenn er genügend homogen ist, auch biegsam und bis zu gewissem Grade dehnbar, ähnlich
wie ein Metall; wenn auch nicht immer in demselben Maße.
-
Die Temperaturen und die Erhitzungsdauer, die angewendet werden muß,
um diese Verwandlung hervorzurufen, ist zum Teil abhängig von den verwendeten Ausgangsmaterialien.
Die Temperatur liegt im allgemeinen sehr hoch und jedenfalls wesentlich höher als
die Temperaturen, die man in den meisten bisher gebräuchlichen Öfen erzielt. . Im
= all-. gemeinen muß man auf Temperaturen zwischen 25oo und 4000° erhitzen, um in
verhältnismäßig kurzer Zeit die Umwandlung herbeizuführen. Dabei kann das verwendete
Metall oder die Metallverbindung unter Umständen ganz oder teilweise verdampft werden.
Die Qualität des Endproduktes wird dadurch im allgemeinen nicht oder doch nicht
wesentlich verschlechtert. Sehr vorteilhaft ist eine Anordnung derart, daß man das
Metall in das Innere der Kohle einbettet, so daß es dann bei der Erhitzung von innen
nach außen in die Kohle eindringt. Man kann z. B. so verfahren, daß man einen Draht
aus dem betreffenden Metall, z. B. einen Wolframdraht, verwendet und auf diesen
in an sich bekannter Weise durch Erhitzen . in Kohlenwasserstoff o dgl. eine Kohleschicht
aufpräpariert. Man erhält dann einen Körper, dessen Seele aus Metall besteht, das
umhüllt ist von einem Mantel aus Präparierkohle. Beispielsweise kann dabei, wenn
man Wolfram als Metall nimmt, das Verhältnis so gewählt werden, daß das Volumen
der umhüllenden Kohle etwa das 5o bis Zoo fache des Volumens des Wolframs, das Gewicht
also beispielsweise das zehnfache des Wolframs beträgt. Der so erhaltene Körper
wird dann in einen elektrischen Ofen gebracht und hier durch Erhitzung von außen,
die durch direkte Widerstandserhitzung unterstützt werden kann, auf beispielsweise
3 000 bis 3 500' erhitzt, wobei die Temperatur mit Hilfe eines optischen
Pyrometers kontrolliert werden-.kann. Eine Erhitzung in der
Größenordnung
von einigen Minuten (beispielsweise 1/4 Stunde) genügt, um die Reaktion bei Fäden
von einem Gesamtdurchmesser von .etwa 0,3 mm durchzufüLren. _ Bei stärkeren Fäden
oder Stäben- muß im altgemeinen länger erhitzt werden.
-
Da es in - mehrfacher Beziehung mit technischen Schwierigkeiten verbunden
sein kann, den Ofen während längerer Zeit auf so hohen Temperaturen zu erhalten,
so kann es vorteilhafter sein, die Erhitzung nicht in einem Arbeitsgang zu vollenden,
sondern ein oder mehrere Male zu unterbrechen, um dem Ofen Gelegenheit zu geben,
sich weder abzukühlen.
-
Die Erhitzung geschieht unter Abschluß der Luft am besten in einem
Kohlerohr, das von Kohlenstoff umgeten ist. Bei der Erhitzung bi'.det sich dann
wahrscheinlich in dem Ofen eine indifferente Atmosphäre von Kohlenoxyd.
-
Im allgemeinen wird das Ve_fahren erleichtert, wenn man nicht oder
wenigstens nicht ausschließ:ich von schon fertig gebildetem G aphit ausgeht, sondern
ungraphitierte Kohle verwendet.
-
Da es vorkommen kann, daß die durch den Erhitzungsprozeß erhaltene
Masse nicht vollkommen gleichmäßig ist, so kann man durch eine Art Präparierverfahren
mit nachfolgender erneuter Erhitzung die Ungleichmäßigkeiten ausgleichen. Ungleichmäßigkeiten
in der Dichte und Struktur der Körper lassen sich aber auf diese Art nicht ausgleichen.
Dagegen kann man durch sehr hoben Druck, den man entweder während der Erhitzung
oder auch nach der Erhitzung anwendet, Körper von sehr großer Gleichmäßigkeitundmechanischer
Widerstandsfähigkeit erhalten. Der Druck wäh.end der Erhitzung wird am einfachsten
in der Weise erzeugt, daß man die Erhitzung in einem D:uckgefäß vornimmt, das ein
Beobachtungsfenster hat. Man kann dann bis zu einigen ioo Atmospl-ären Druck gehen
und erzielt gleichzeitig den Vortea, daß die Erhitzung entsprechend dem höheren.
Verdampfungspunkt der Kohle weiter getrieben werden kann als es sonst der Fall wäre.
-
Für die Druckbehandlung nach dem Erhitzen ist es im allgemeinen notwendig,
geeignete Formen zu verwenden, in die der Körper eingebettet werden kann. Man wird
deshalb zunächst solche Körper herstellen, für die man gut passende Preßformen gewinnen
kann, z. B. zylindrische oder prismatische Stäbe u. dgl. Durch Anwendung sehr hohen
Druckes lassen sich diese im allgemeinen deformieren und in Körper von großer Gleichmäßigkeit
und vorzüglichen mechanischen Eigenschaften verwandeln. Man kann sogar mechanische
Bearbeitung durch Hämmern, Walzen u. dgl. bei entsprechend vorsichtiger Behandlung
der Masse vornehmen.